第一章 緒論
3.2 系統架構
3.2.2 智慧型手機資料處理單元
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所使用之程式，乃將兩個 H48C 所感測到的資料，透過 Easy Bluetooth 以藍牙接口 傳送至智慧型手機資料處理單元。
3.2.2 智慧型手機資料處理單元(Smartphone data processing Unit)
3.2.2.1 Android 程式設計
(1)Android 帄台
Android 是一組行動裝置軟體，包含了作業系統、中介軟體及一些必要的應用 程式，架構圖如圖 3。
圖 3 Android 架構[14]
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取用各種行動裝置上的軟、硬體資源。Android 提供給應用程式使用的框架，包括了 各式的服務及系統(Services and systems)。其中，＂View System＂包括了使用者 介面所需要的一些元件、＂Content Providers＂讓應用程式間可以互相分享資料…
等。Android 也包含了一組用 C/C++所開發的函式庫(library)，其中 SQLite 提供一 個強而輕量化的關聯式資料庫，供應用程式使用。Android 使用 Linux 2.6 作為核心 系統服務，使用如記憶體管理、電源管理等驅動程式模組。
(2)Android 應用程式
應用程式可使用 Android 軟體開發套件(Software Development Kit，SDK)提 供之工具軟體及應用程式介面(Application Program Interface，API)進行開發，
且均使用 Java 程式語言進行開發。組譯後 JAVA 程式碼與程式所需之資料及資源，
將被包裝進一個附檔為.apk 的檔案，即為應用程式之安裝檔。
Android 應用程式最大的特色是其中的元件(Component)可以在應用程式間互 相分享，沒有單一的程式進入點(Single-entry point)，只要系統需要，即可初始 化必要的元件，並且開始執行。Android 包含的四種元件，分別說明如下：
(A)Activities：呈現一個可見的使用介面，而其內容是以階層式的 View 類別為基 礎的一些現成物件，如文字、按鈕…等，並藉著這些物件與使用者互動。一個應 用程式可能包含一個或多個 activities，但其一必頇標示為程式啟動時首先執行 者。Activities 的生命週期如圖 4，有 onCreate()、onStart()、onRestart()、
onPause()、onStop()、onDestroy()、onResume()等狀態，從 onCreate()開始、
onDestroy()結束，此時，系統亦將收回所有分配給 activity 的資源。
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圖 4 Activities Life Cycles.[14]
(B)Services：此元件於背景執行，不提供視覺化的使用介面，但可以透過一些程式 介面讓使用者控制 Service，如音樂播放。
(C)Broadcast Receivers：專門接收或回應廣播知會的元件，應用程式可透過一個 或多個 Broadcast Receivers 去回應其認為重要的廣播知會。如搜尋可用的藍牙 裝置時，即頇要使用到此元件。
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(D)Content Providers：應用程式可透過此元件指定與其他應用程式可分享之資料 集合。
3.2.2.1 使用流程
因 Android 帄台在 2.0 版本以後，始提供藍牙相關功能供應用程式開發使用，
故本系統使用 Android 2.1 帄台之智慧型手機進行軟體開發。軟體架構如圖 5：
圖 5 智慧型手機處理單元
本程式提供兩個主要功能，一為學習行為感測及記錄，二是學習行為資料統計 及匯出，使用及軟體流程分別描述如下：
甲、學習行為感測及記錄：學習者使用系統時，系統將感測學習者行為，並記錄到 Android 手機內建之 SQLite 資料庫。使用流程詳細描述如下：
(1)程式開啟：程式開啟時，將會確認手機藍牙是否已開啟。若未開啟，將會引導 使用者進行設定；若已開啟，則呈現主要使用者介面。
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圖 6 BTClientActivity 處理流程
如圖 6 所示，在 BTClientActivity 這個程式啟動 activity 處於 OnCreate 狀態時，首先會先初始化選單中的功能：連接 Sensor、互動區、匯出資料、離 開程式。接著進入 OnStart 狀態時，立即確認裝置是否有開啟藍牙。
(2)藍牙連線：主要使用者介面將會引導學習者點選 Menu 中之藍牙連接功能，並列 出已配對之藍牙裝置供選擇，點選裝置即建立手機與藍牙間之連線，並開始接 收感測器資料。同時，亦將開始感測麥克風音量、記錄開始學習時間，並進行 即時的資料預處理及存入資料庫等作業。
圖 7 為 DeviceListActivity activity 的流程，主要是將手機已配對之裝 置顯示於浮動式窗中，當使用者點選任一裝置，程式將取得手機藍牙接頭 (adapter)以及該裝置位址(address)，接下來 DeviceListActivity 即完成此 activity 之任務，進入 onDestroy 狀態。
圖 8 為 Connectedthread()函式之主要執行流程，首先將針對 DeviceListActivity 取得之裝置位址及藍牙接頭建立 RFCOMM 藍牙接口
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(Socket)，並透過接口建立藍牙連線，開始接收、處理 BS2 傳來的資料，此外 亦開始進行音量量測。環境音量量測使用 Android 提供的 AudioManager 及 AudioRecord 類別，取用手機麥克風收錄之聲音，再透過開放原始碼的 SignalPower 類別計算出聲音分貝值。
圖 7 DeviceListActivity 處理流程
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圖 8 ConnectedThread 處理流程
(3)使用互動區：開始學習後，主要使用介面也會引導學習者使用互動區功能。一 旦學習者開始使用互動區，系統即會暫停感測資料的預處理及存入資料庫等作 業，開始記錄學習者於互動區之行為，包括：開始使用時間、新增討論時間、
新增回應時間。當學習者離開互動區、返回程式主要使用介面，系統將恢復感 測資料的預處理及存入資料庫等作業，並記錄學習者離開互動區時間。
(4)學習結束：當學習者按下＂學習結束＂按鈕，系統將會記錄學習結束時間，並 停止手機與 BS2 之藍牙連線，以及手機麥克風音量感測。
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圖 9 智慧型手機資料處理單元使用介面示意圖
乙、學習行為資料統計及匯出：學習者使用完畢後，提供資料匯出功能以利後續處 理及預測。
設定統計開始及結束時間後，系統將依照指定區間查詢資料庫，以針對下 列各項統計值進行計算：
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器（Classifier）所需之輸入格式匯出，格式如下列範例：1:6 2:3 3:4 4:12 5:4 6:5 7:0.026786197 8:0.016837463 9:0.028399484 10:0.03683096 11:0.021274064 12:0.026965443 13:-37.193214 14:26.888802 15:11 16:1 17:3 18:0 19:1 20:6 21:18 22:1 23:1 24:0 25:6 26:10
27:0.024007715 28:0.014430743 29:0.024046257 30:0.0 31:0.02442387 32:0.033474635 33:0.028356822 34:0.0129286945 35:0.01200385 36:0.0 37:0.030742532 38:0.048057992 39:421 40:1 41:0
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每個向量冒號後方接其屬性值，然後以空格分隔。以此範例而言，共有 41 個向量，第一個向量之屬性值為 6、第二個向量屬性值為 3…依此類推。
另一種匯出檔則是依感測值產生時的時間戳記(Timestamp)匯出所有記錄。
如下方範例即為三軸加速度感測器之記錄，包含時間戳記、資料來源及兩個 H48C 之感測值。
16:36:19,bt,0.05,0.03,0.04,0.01
16:36:20,bt,0.00,0.07,0.02,0.00
16:36:20,bt,0.00,0.05,0.02,0.04
16:36:21,bt,0.03,0.00,0.07,0.12
16:36:21,bt,0.04,0.01,0.06,0.08